CENTRO PAULA SOUZA FATEC SANTO ANDRÉ …fatecsantoandre.edu.br/arquivos/TCC/135-Eletronica/135-TCC0022.pdf · Resumo Neste projeto, desenvolvemos um sistema de controle da pressão

CENTRO PAULA SOUZA

FATEC – SANTO ANDRÉ

TECNOLOGIA EM ELETRÔNICA AUTOMOTIVA

ANTONIO NYKAEL SILVA DE SOUZA

JONATHAN SANTOS ARAUJO

SISTEMA AUTOMÁTICO PARA CALIBRAÇÃO DOS PNEUS

SANTO ANDRE

2018

CENTRO PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

TECNOLOGIA EM ELETRÔNICA AUTOMOTIVA

ANTONIO NYKAEL SILVA DE SOUZA

JONATHAN SANTOS ARAUJO

SISTEMA AUTOMÁTICO PARA CALIBRAÇÃO DOS PNEUS

Trabalho de conclusão de curso apresentado à

FATEC – Santo André como requisito parcial

para obtenção do título de tecnólogo sob

orientação dos professores Marco Aurélio

Fróes.

FICHA CATALOGRÁFICA

Agradecimentos

Agradecemos a Deus, por esta oportunidade em nossas vidas.

Ao professor Marco Aurélio Fróes pelas orientações e suporte para desenvolvimento

do trabalho dentro das normas, aos professores Carlos Alberto Morioka, Murilo

Zanini de Carvalho e Fernando Garup Dalbo pela dedicação, dicas, conselhos e

persistência, fazendo com que chegássemos a este trabalho de conclusão.

Quero agradecer também aos familiares que tiveram compreensão e deram suporte

ao longo desta caminhada.

A todos da FATEC (Faculdade de Tecnologia) que contribuíram e contribuem para

realização deste projeto educativo, profissional, cultural e social.

Resumo

Neste projeto, desenvolvemos um sistema de controle da pressão de trabalho dos

pneus que pode contribuir para redução do custo com pneus por quilometro rodado,

aumentando sua vida útil, segurança e conforto. Realizamos uma simulação de uma

central que controle a pressão no pneu e explicamos o funcionamento do sistema de

controle de pressão no pneu, os seus principais componentes e conceitos de controle

eletrônico, pneus e pressão.

No controle eletrônico da pressão dos pneus mantemos a pressão ideal dos pneus

em diversas condições e fatores: temperatura, pressão real e ideal e peso sobre os

pneus. Corrigindo os erros de calibração do motorista e aumentando a segurança, a

vida útil do pneu e a economia de combustível durante a condução do veículo. O

sistema se utiliza de vários sensores alojados no pneu do veículo, que fazem a leitura

das entradas importantes e enviam as mesmas para uma unidade de controle

eletrônico, que processa estas informações e controla a pressão do pneu acionando

um compressor no veículo, para colocá-lo em condições ideais em qualquer

condição, o que contribui efetivamente com a segurança veicular podendo reduzir a

probabilidade de acidentes, aumentando a estabilidade e a economia de combustível

e pneus.

Palavras – Chave: Controle Eletrônico, pneu, segurança veicular, pressão.

Abstract

In this project, we have developed a tire pressure control system that can contribute

to reducing tire costs per kilometer, increasing its life, safety and comfort. He

performed a simulation of a central strategy of pressure control and control of the

operation of the pressure, pneumatic and pressure control system.

In the pressure electronic, pressure the pressure of ideal pressure and pneumatic in

existences and temperature: pressure, actual pressure, weight, and weight over the

tires. Correcting engine calibration problems and increasing safety, tire life and fuel

economy while driving. The system uses multiple sensors housed in the tire of the

vehicle, which reads the important information and the environment as an electronic

control system, to do what is more important with safety than the possibility of car

accidents , economy and fuel economy and tires.

Key words: Electronic control, tire, vehicle safety, pressure.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1: Sistema Central de Calibragem de Pneus 02

Figura 2: Foto fábrica de pneus no início do século XX 03

Figura 3: Foto a evolução dos pneus 04

Figura 4: Partes do pneu 04

Figura 5: Banda de Rodagem 05

Figura 6: Flanco do pneu 05

Figura 7: Talões 06

Figura 8: Carcaça do pneu 06

Figura 9: Cintas estabilizadoras 07

Figura 10: Desgastes dos pneus 08

Figura 11 – Representação das forças de atrito que são

exercidas em um pneumático e na pista de rolamento 09

Figura 12: Tração 10

Figura 13: Força centrífuga 11

Figura 14: Lei de Boyle para gases isotérmicos 13

Figura 15: Gráfico de transformação isocórica 15

Figura 16: Carro em alta velocidade 18

Figura 17: Pressão de trabalho 20

Figura 18: Diagrama em blocos do Sistema Automático

de Calibração dos Pneus com entradas e saídas 22

Figura 19: Sensor de Pressão e Temperatura 23

Figura 20: Sensor de Pressão e Temperatura 23

Figura 21: Sensor de Carga 24

Figura 22: Sensor de Carga 24

Figura 23: Sensor de peso do assento 25

Figura 24: Sensor de peso do veículo 25

Figura 25: Esquema de montagem do sistema 26

Figura 26: Mangueira de ligação a válvula do pneu 27

Figura 27: Leds de simulação de compressor e válvula 27

Figura 28: Estação de simulação 28

Figura 29: Diagrama elétrico da interface de simulação 29

Figura 30: Diagrama elétrico da interface de simulação dos sensores 30

Figura 31: Gráfico Pressão por Temperatura 30

Figura 32: Identificação das grandezas no simulador 32

Figura 33: Simulação do sistema com baixa pressão 32

Figura 34: Simulação do sistema com alta pressão 33

Figura 35: Simulação do sistema com a pressão correta 33

Figura 36: Simulação do sistema com excesso de peso 34

Figura 37: Fluxograma do algoritmo do projeto 35











LISTA DE QUADROS

Quadro 1 Índice de Carga 16

Quadro 2 Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus 18

Quadro 3 Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus 20

Quadro 4 Relação de dispositivo e cor para simulação 28

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 01 Relação Pressão, Força e Área 12

Equação 02 Relação matemática da 2a lei de Gay Lussac 14

Equação 03 Relação matematica desprezando a variação de volume

da 2a lei de Gay Lussac 14

Equação 04 Calculo da pressão de saída 31

Equação 05 Calculo da pressão ideal 31

LISTA DE ABREVIATURAS

CTIS – Sistema Central de Calibragem de Pneus (Central Tire Inflation System)

PSI – Libra- força por polegada quadrada (Pound Force per Square Inch)

ALAPA – Associação Latino Americana de Pneus e Aros

TPMS – Sistema de Monitoramento de pressão do Pneu(Tire-Pressure Monitoring

System)

DP – Posicionamento Dinâmico (Dynamic positioning)

PIC – Computador de Inteligência Programavel( Programmabile Intelligent

Computer)

AD – Conversor analógico digital

LED – Diodo emissor de luz (Light Emitting Diode)

LCD – display de cristal líquido (liquid crystal display)

LISTA DE SIMBOLOS

Fe – Módulo força de tração

𝑃 – Pressão

𝐹 – Força

𝐴 – Área

𝐹𝑑 – Módulo da força de atrito dinâmico

𝑚 – Prefixo de unidade de medida de comprimento (metro)

𝐾𝑚 – Quilômetro

psi – Libra- força por polegada quadrada (Pound Force per Square Inch)

𝑤 – Velocidade angular

m³ - Prefixo de unidade de medida de volume (metro cúbico)

kg – Prefixo de unidade de medida de massa (quilograma)

kPa – Prefixo de unidade de medida de pressão (quilopascal)

lb – Prefixo de unidade de medida de pressão (libras)

𝑀 – Massa

𝑔 – Módulo da aceleração da gravidade

𝑃𝑖 – Pressão inicial

𝑃𝑓 – Pressão final

𝑇𝑖 – Temperatura inicial

𝑇𝑓 – Temperatura final

𝑐𝑣 – Prefixo de unidade de medida de potência (cavalo vapor)

𝐾 – Constante

𝐹𝑎𝑡𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 – Força máxima de atrito

º C – Grau de temperatura na escala Célsius

V – Volume interno do Pneu

n – Quantidade (massa) de ar no Pneu

R - Constante

v – Prefixo de unidade de medida de tensão elétrica (Volt)

Pid= Pressão Ideal

P0 = Pressão Inicial em 0 °F

T = Temperatura (°F)

m = Coeficiente Angular

Sumário

1. Introdução 01

1.1 Motivação 02

1.2 Metodologia 02

1.3 Objetivo 03

2. Histórico dos Pneus 03

3. Componentes do Pneu 04

3.1 Banda de Rodagem 05

3.2 Flancos 05

3.3 Talões 06

3.4 Carcaça 06

3.5 Cintos Estabilizadores 07

4. Pressão no Pneu 07

5. Tração, Estabilidade e Pressão Pneumática Veicular 08

5.1 Tração 09

5.2 Estabilidade 10

5.3 Capacidade de Carga do Pneu 15

5.3.1 Carga Máxima 17

5.3.2 Velocidade Máxima dos Pneus 17

5.3.3 Pressão Mínima de Trabalho 19

5.4 Calibração dos Pneus 21

6. Arquitetura de Hardware 21

6.1 Sensores 22

6.2 Atuadores 26

6.2.1 Conexão 26

6.3 Simulador de Calibrador Automático de Pneus 27

6.4 Resultados 31

6.5 Fluxograma de Funcionamento 34

6.6 Conclusão 46

7. Propostas Futuras 47

8. Referências Bibliográficas 48

9. Apêndice 50

10. Referencias das Ilustrações 57

11. Referencias da Lista de Quadros 63

1

1. INTRODUÇÃO

Com a facilitação, produção em grande escala e aumento da população a frota

de veículos vem crescendo e cada vez mais utilizamos veículos no nosso

cotidiano seja no transporte, no trabalho ou no lazer, com a agitação do dia-dia

estamos com cada vez menos tempo para realizações de tarefas de vital

importância para nossa segurança e conservação do veículo como a calibração

da pressão do pneu. Trabalhando com estes fatores, as inovações tecnológicas

e soluções tem se tornado cada vez mais presentes nos veículos garantindo

mais segurança, o conforto e a comodidade, essas inovações tecnológicas

permitem um nível tão alto, que nos primórdios dos veículos era considerada

impossível.

As calibrações dos veículos começaram a ter uma maior importância quando um

número elevado de ocorrências de acidentes, desgaste de pneus, economia de

combustível, rendimento e desempenho passou a ser observado. Atualmente

boa parte eletrônica embarcada nos veículos estão diretamente ligadas a

segurança, os veículos estão se tornando cada vez mais autônomos diminuindo

o fator do erro humano, a cada dia mais itens de segurança ativa e passiva estão

se tornando obrigatórios.

Com o avanço da tecnologia se torna possível a criação de técnicas e sistemas

para controlar o veículo dependendo cada vez menos do reflexo e atitude do

motorista, garantindo uma resposta mais rápida e efetiva em casos de

emergência e proporcionando uma condução mais confiável, confortável, segura

e econômica ao motorista.

Neste trabalho será apresentado o Sistema de Automatização para Calibração

de Pneus, que tem como função principal melhorar a dirigibilidade do veículo em

todas as condições de pilotagem, evitando a calibragem a cada situação de

rodagem e estrada pois a calibragem não será realizada quando o condutor

perceber a necessidade, aumentando assim, a confiança, dirigibilidade,

segurança, diminuindo o desgaste dos pneus durante a condução do veículo.

O sistema se utiliza de vários sensores alojados em diversas partes do veículo,

que fazem a leitura dos dados necessários, e compara esses dados com valores

teóricos. Dessa forma, controla a dinâmica do veículo acionando parcialmente

ou totalmente os freios e monitora a árvore de transmissão, a aceleração e a

mudança de tração e carga do veículo.

2

Figura 1: Sistema Central de Calibragem de Pneus.

Fonte: www.s.hswstatic.com

Portanto, permeado de várias concepções que também buscavam as mesmas

finalidades, foi possível descrever e transmitir informações sobre tal sistema,

explicando o seu funcionamento e seus conceitos.

Sendo assim, abordaremos neste trabalho a funcionalidade do controle

eletrônico da estabilidade e as suas principais características, que salvam vidas

e evitam acidentes, proporcionando uma maior confiança ao motorista e

segurança a todos os passageiros e pedestres, elevando a segurança veicular.

1.1 Motivação

O emprego de novas tecnologias embarcadas, o interesse pelo conhecimento

do sistema de pressão do pneu e a tendência de aplicação de novas tecnologias

nos veículos lançados no Brasil, trouxeram um interesse maior na pesquisa do

TCC sobre o CTIS (Central Tire Inflation System) que pode contribuir para a

segurança e o desempenho e confiabilidade veicular no Brasil.

1.2 Metodologia

Este trabalho descreve os princípios de funcionamento do controle do sistema

de automatização para calibração de pneus e os componentes que são

controlados e monitorados por ele como o compressor e sensores de

3

temperatura, pressão e carga (peso). Também aborda características dos atuais

sistemas de calibração de pneus.

1.3 Objetivo O objetivo do trabalho é apresentar um sistema de controle eletrônico da pressão

no pneu em função da carga sobre as rodas e temperatura, com pressão real e

ideal como referência para a correção de erros de calibração. O sistema possui

sensores de leitura de pressão e ou carga que são enviadas ao módulo de

controle de eletrônico para realizar o controle da pressão nos pneus, buscando

as condições ideais para carga e temperatura. Isto contribui para o conforto e

segurança veicular, além de reduzir os desgastes dos pneus.

2. Histórico dos pneus

Antes de chegarmos no ponto de calibração de pneu, segundo Cabral (2013),

antigamente a roda era de madeira ou ferro o que proporcionava um total

desconforto, sem dizer na hora de trocar essa roda no meio de uma viajem se

ela viesse a quebrar. Alguns registros mostram que o pneu foi inventado em 1845

depois que Charles Goodyear descobriu acidente um processo de vulcanização

da borracha depois que deixou sua goma de borracha e enxofre cozinhar. Depois

de até ser preso por não conseguir pagar suas dívidas (adquiriu empréstimos

para suas pesquisas), Goodyear encontrou a fórmula: “cozinhar” a borracha em

altas temperaturas. Isso aconteceu em 1839. Dois anos depois, ele pediu a

patente de vulcanização da borracha. Em 1845, um engenheiro escocês revestiu

as rodas de sua carruagem com borracha vulcanizada inflada com ar, para

diminuir o barulho e torná-la mais macia. Em 1847 os pneus sofreram outra

evolução, o inglês Robert Thompson, instalou uma câmara cheia de ar dentro

dos pneus de borracha maciça.

Na figura 2 é ilustrado, uma típica fábrica de pneus no início do século XX.

Figura 2: Foto de uma típica fábrica de pneus no início do século XX.

Fonte: www.abr.org.br

http://www.abr.org.br/

4

Os irmãos Édouard e André Michelin na França foram os primeiros a patentear

o pneu para automóveis. No ano de 1903 eles levaram seu produto a uma

promissora cidade chamada Detroit.

Em 1939 a Goodyear inaugura a primeira grande fábrica de pneus do Brasil. Mas

o inicio produção de pneus no Brasil ocorreu em 1934, com a implantação do

Plano Geral de Viação Nacional.

Figura 3: Foto a evolução dos pneus.

Fonte: Goodyear

3. Componentes do Pneu

Neste capítulo abordaremos a formação do pneu seus componentes e suas

características, parte importante para entendermos o pneu.

Figura 4: Partes do pneu.

Fonte: Pirelli

https://i1.wp.com/blog.srpneus.com.br/wp-content/uploads/A-evolução-da-tecnologia-dos-pneus.jpg?resize=1280%2C280

http://3.bp.blogspot.com/_czg7pXREd68/S-m7FKjHDVI/AAAAAAAAA54/ykQutwvKq2Y/s1600/pneu.jpg

5

3.1 Banda de Rodagem É a parte do pneu que faz sua amarração com o solo. Seus desenhos devem

proporcionar aderência e tração, segundo o serviço a que se destina o pneu. Seu

composto de borracha deve resistir à abrasão e à quebra por impacto.

Figura 5: Banda de Rodagem.

Fonte: http://rodoautopneus.com.br

3.2 Flancos Compõem-se das laterais da carcaça, revestidas por um composto de borracha

com alta resistência à fadiga por reflexão.

Figura 6: Flanco do pneu.

Fonte: www.rodoautopneus.com.br

http://www.rodoautopneus.com.br/

6

3.3 Talões Constitui-se de cabos de aço revestidos de cobre para evitar oxidação, isolados

individualmente por compostos de tecido tratado. Sua função é a de fazer a

amarração do pneu no aro e devem ter alta resistência a ruptura.

Figura 7: Talões


3.4 Carcaça É a estrutura do pneu que deve resistir à pressão, peso e choques. A carcaça é

composta por lonas, formadas a partir de cordões de nylon ou aço, revestidas

por compostos de borracha para dar adesão e evitar atrito interno.

Figura 8: Carcaça do pneu.

Fonte: http://rodoautopneus.com.br

http://rodoautopneus.com.br/

7

3.5 Cintas Estabilizadoras É o revestimento protetor da carcaça na parte interna do pneu.

Figura 9: Cintas estabilizadoras.


4. Pressão no pneu Segundo a “Firestone (1980), quando um pneu está calibrado com pressão

correta para a carga transportada, sua flexão é mínima e o seu assentamento no

solo é perfeito, proporcionado uma boa distribuição de peso sobre a sua banda

de rodagem, o que nos garante um ótimo desempenho do pneu. Quando um

pneu roda com uma pressão abaixo de especifica para carga sobre o pneu, a

flexão das laterais aumenta gerando um acréscimo violento de temperatura do

pneu, que provocará o enfraquecimento da carcaça, sujeitando-a a quebras e

deslocamentos de lonas ou rodagem. Haverá, também, um desgaste mais

pronunciado, nos ombros do pneu devido ao contato irregular com solo. Com o

aumento de deflexão teremos também o aparecimento de quebras

circunferenciais nas laterais do pneu, em sua região de maior flexão.

Nos pneus onde a falta de pressão for frequente, aparecerão rachaduras radiais

nas laterais. Considera-se 100% como a pressão correta, onde o rendimento do

pneu será também 100%. Com a pressão até 7% abaixo da recomendada, o

pneu ainda não será afetado. Daí para frente começa a curva de perda de

quilometragem do pneu com a baixa pressão, aumenta ainda a resistência de

rolamento do pneu, passando a exigir maior impulsão, e consequentemente,

gerando maior consumo de combustível.

O excesso de pressão torna os pneus mais susceptíveis a quebras do tipo

impactos. O desgaste no centro da rodagem será mais acentuado devido a

concentração de esforços nesta área, o que aumenta também o índice de

compactação sobre o solo.

8

Figura 10: Desgastes dos pneus.

Fonte: Firestone

Segundo a “Firestone (1980), dizemos que um pneu está com sobrecarga

quando o peso incidente sobre o pneu a uma dada velocidade for maior que o

especifico para sua capacidade de carga (lonagem).

Como a capacidade de carga varia de acordo com a velocidade do veículo, são

utilizadas tabelas para se orientar o uso correto dos pneus. Tabelas que, se

obedecidas. Aumentarão a vida útil dos pneus como se vê no gráfico abaixo.

A sobrecarga além da redução na quilometragem dos pneus, provoca a perda

de recapabilidade, eventuais danos prematuros à carcaça, tais como

deslocamentos interno de lonas, desagregação da rodagem e quebras

circunferências devidos a flexão excessiva.

Desníveis, curvas, aclives e declives acentuados provocam sobrecarga

momentânea, em alguns pneus devido a alteração na distribuição de carga sobre

os pneus.

5. Tração, Estabilidade e Pressão Pneumática nos Automóveis

Os pneus exercem papéis fundamentais para o funcionamento ideal do

automóvel. Eles são responsáveis pela mudança de direção do veículo, pela

frenagem, tração e estabilidade. Em conjunto com as molas de suspensão,

amortecedores e a correta calibração, ajudam diminuir as vibrações e balanços

consequentes da pista.

9

5.1 Tração

Segundo a “Firestone (1980), tração geralmente definido como força que desloca

objeto, e geralmente é explicada também como efeito de puxar algo, mas no

caso dos veículos é que se trata de uma ação realizada pelas rodas e

posteriormente transmitida a todo o veículo, o que faz o veículo se mover.

Esse efeito de puxar pode ser aplicado várias coisas como cordas, correntes,

fitas e fios e outros materiais, mas que tenhas alguma massa amarrada e no

outro lado tem que está amarrado em um outro ponto só que fixo, com esta

montagem também podemos explicar a tensão. Esse fenômeno também é

encontrado no mundo automotivo, mais especificamente nas rodas, só que nos

veículos não vemos essa ação tão claramente como no exemplo anterior que ao

invés de cordas e massas e pontos, temos outras condições nos automóveis

como dimensionamento de pneus, pistas, aros e rodas

Figura 11: Representação das forças de atrito que são exercidas em um pneu e na pista

de rolamento.

Fonte: www.if.ufrgs.br

Segundo a “Firestone (1980), quando a superfície de um pneu radial entra em

contato com a pista, as paredes laterais flexionam enquanto as cintas reduzem

o movimento do desenho da banda de rodagem. Como resultado, esta área do

pneu radial não se deforma (exemplo A). Isto é o contraste com um rasto da

banda de rodagem de um pneu diagonal (exemplo B).

Pela característica apresentada pelo exemplo A sua tração em pavimento

molhado é excelente, pois os sulcos permanecem abertos para assegurar rápida

e eficiente drenagem da água.

http://www.if.ufrgs.br/

10

Figura 12: Tração.

Fonte: Firestone

5.2 Estabilidade Para “Reykjavík (2015), a escolha ideal para os pneus tem total relação com as

especificações de um veículo, carros com maiores pesos, torques e potência

necessitam de um pneu com especificas para suas características, para que

fisicamente tenhamos um melhor aproveitamento da dinâmica veicular como um

todo.

A título de exemplo de demonstração da importância do pneu para a estabilidade

do veículo, vamos supor que você dirige por uma estrada com muitas curvas. O

que se apresenta é que quanto maior velocidade maior a força aplicada jogando

seu corpo no sentido oposto enquanto você faz a curva.

A causa deste fenômeno tem origem na força centrífuga, sendo esta umas das

várias forças atuantes no veículo durante sua rodagem. Como escrito

anteriormente esta força centrífuga não atua somente no corpo do motorista e

passageiros, mas também no veículo forçando a sair do traçado da curva. Mas

no desenvolvimento de um veículo temos a previsão de todos estes fatores

físicos dinâmicos. Seus componentes como carroceria, suspenção, freios,

eletrônica e outros sistemas trabalham para que o veículo se mantenha na curva,

como o motorista assim direciona. Sua relação com o pneu, neste exemplo seria

a de manter o veículo na pista sem deslizar por conta da aderência a pista. Mas

nem sempre o pneu garante a estabilidade, em alguns casos o veículo entra

muito rápido e a força centrifuga é maior que a aderência do pneu resultando na

derrapagem do veículo.

Vários são os aspectos que aumentam a chance de perda de controle, como a

calibragem correta a conservação e o uso do pneu adequado para determinado

veículo. Quanto melhor o estado pneu melhor a aderência com o asfalto. Isso

11

não serve somente para este exemplo, mas também na aderência nas

acelerações e frenagens. Acelerando o carro o torque é transmitido do motor

para pista através dos pneus empurrando o asfalto para trás e jogando o veículo

para frente, e quando freamos o veículo, o sentido da força é inverso. Quando o

carro acelera, o pneu transmite o torque do motor para a pista, empurrando o

asfalto para trás e jogando o veículo para frente.

Figura 13 : Força centrifuga.

Fonte: www.slidesharecdn.com

A estabilidade do sistema é a definição de capacidade de ignorar a pressão de

perturbar a sua condução, enquanto continua a ser capaz de regular a pressão

do pneu em caso de mudança de Temperatura e pressão.

Um dos principais propósitos de ter um CTIS automatizado em vez de manual é

que o motorista possa se concentrar em outras coisas, incluindo a condução do

veículo, enquanto o sistema garante que as pressões dos pneus estão dentro de

tolerâncias. Isso torna a estabilidade do sistema durante a condução importante.

A definição de pressão dos gases é dada através de uma relação de força

realizada em uma definida superfície e área desta superfície.

12

Equação 01: Relação Pressão, Força e Área.

𝑃 =𝐹

𝐴

P= Pressão

F= Força

A= Área Fonte da equação: www.mundoeducacao.bol.uol.com.br

Na área de medição de pressão de pneu temos a “libra-força por polegada

quadrada” (Lbf/pol²). Que é traduzida do inglês como sendo a unidade “pound

square inch”, que é conhecida como P.S.I. Esses valores de pressão

recomendados para cada pneu vêm descrito em sua lateral mostrando a

quantidade máxima e mínima. Máxima que se ultrapassada o pneu pode vir a

estourar e mínima o pneu fura som mais facilidade e pode até vir a rasgar. Note

que na fórmula da pressão citada acima, a área é inversamente proporcional a

pressão.

Essa formula é comprovada por uma das leis dos gases ideias que é a Lei de

Boyle, que cita que em uma transformação onde não temos mudança de

temperatura (isotérmica), que diz que quando aumentamos a pressão temos a

diminuição do volume e quando diminuímos a pressão o volume aumenta.

13

Figura 14: Lei de Boyle para gases isotérmicos.

Fonte: www.mundoeducacao.bol.uol.com.br

Porem neste caso o valor da temperatura não muda, e a mesma altera a pressão

dos pneus. E é por esta razão que as empresas recomendam que seja

executada a calibração do pneu a frio, ou seja sem que o veículo ter rodado

muito tempo antes da calibração.

Se calibrarmos um pneu com a temperatura quente, quando o mesmo esfriar vai

fazer com que o ar contraia e diminua a pressão interna do pneu tendo que ser

feita a recalibragem do pneu, e se calibrarmos em um dia muito frio e depois

esquenta o ar vai se expandir e a pressão vai aumentar dentro do pneu exigindo

novamente outra calibração.

14

Mas a lei que rege nosso caso é a 2ª lei de Gay-Lussac que diz que a pressão

exercida pelo gás é diretamente proporcional a temperatura que quer dizer que

quanto maior a temperatura maior a pressão e o contrário também é valido isso

quando a transformação é isovolumétrica. Isso quer dizer que a pressão

depende da temperatura e do volume.

Equação 02: Relação matemática da 2ª lei de Gay Lussac.

𝑃 =𝐾

𝑇

P= Pressão

K= Constante

A= Temperatura Fonte da equação: www.mundoeducacao.bol.uol.com.br

Sendo assim a pressão do gás dividida pela temperatura será sempre igual a

uma constante. Com isso podemos determinar pressão inicial (Pi) ou final (Pf)

ou temperatura inicial (Ti) e final (Tf) de um gás que é calculado com a seguinte

equação:

Equação 03: Relação matemática desprezando a variação de volume da 2ª lei de Gay

Lussac.

𝑃𝑖

𝑇𝑖=

𝑃𝑓

𝑇𝑓

Pi= Pressão inicial

Pf= Pressão final

Ti= Temperatura Inicial

Tf= Força final

Fonte da equação: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/leis-gay-lussac.htm

Na figura 15, o modelo de gráfico que representa a transformação isovolumétrica

com pressão proporcional a temperatura, sendo assim formando uma reta.

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/leis-gay-lussac.htm

15

Figura 15: Gráfico de transformação isocórica.

Pressão = PSI

Temperatura = Graus Celsius (°C)

Fonte da figura: www.mundoeducacao.bol.uol.com.br

5.3 Capacidade de carga do pneu

Conforme o Manual “ALAPA (2011), Capacidade de carga é um conceito de

carga máxima que o pneu suporta em condições normais de uso, ele é

demonstrado através do Quadro 1 de índice de carga que é um número

relacionado com um peso, e também outros índices de capacidade de carga que

é expresso em Kg (Quilogramas), como o equivalente em quantidade de lonas

associadas ao tamanho do pneu e esse tamanho pode conter a descrição de

Serviço, que é formado pelo “índice de Carga” e “Símbolo de Velocidade”.

http://www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/

16

Quadro 1 – índice de Carga.

Fonte: www.pneulowcost.com

http://www.pneulowcost.com/

17

5.3.1 Carga Máxima Como temos principalmente dois tipos de seleção de pneus e temos os seguintes

critérios para definição de carga máxima:

Seleção de pneus diagonais deve obedecer ao seguinte critério:

Carga máxima – não deve exceder as indicadas para 220 kPa (32

lb/pol.²) para pneus cap. carga B; 250 kPa (36 lb/pol.²) para pneus cap.

carga C; e 275 kPa (40 lb/pol.²) para pneus cap. carga D.

Seleção de pneus diagonais deve obedecer ao seguinte critério:

Carga máxima – não deve exceder a capacidade de carga indicada

pelo índice de carga e é referente as velocidades até 210 km/h.

(ALAPA, p 2-4, 2011).

5.3.2 Velocidade Máxima dos pneus

De acordo com a “ALAPA (2011) símbolo de carga mostra a máxima velocidade

o pneu pode atingir quando está com seu nível de carga correspondente ao

índice e nas condições ideais de serviço que são especificadas pelo fabricante.

Temos uma tabela onde é mostrado de acordo com a letra a velocidade máxima

que o pneu suporta e que veículo é capaz de achegar, temos dois tipos de

marcação nos pneus o de “descrição de serviço “ onde temos que seguir a tabela

de símbolo de velocidade, caso não esteja gravado o a descrição de serviço a

medida de velocidade máxima é definida pela tabela de marcação da “categoria

de velocidade” os algarismos de categoria de velocidade vem indicada nos

pneus como por exemplo: 195/60 SR 14. Essas marcações de categoria de

velocidade foram criadas para informar a velocidade máxima nas melhores

condições de estrada, e é indicado no Quadro 2:

18

Quadro 2 – Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus (a)

SÍMBOLO DE VELOCIDADE

LIMITE DE VELOCIDADE

MARCAÇÃO DA CATEGORIA DE VELOCIDADE

(Descrição de Serviço) (km/h) PNEUS DIAGONAIS PNEUS RADIAIS

F 80

(S) Reforçado M+S = Aro 15"

e menores

L 120 (-) Aro 10"

M 130

N 140 (-) Aro 12"

P 150 (S) Aro 10"

(-) Aro 13", 14", 15" e 16" e maiores

Q 160 (S) Aro 12" (S) M+S (S) Reforçado

M+S = Aro 16"

R 170 (S) Reforçado

S 180 (H) Aro 10"

(S) Aro 13",14" e 15" (H) M+S

T 190 (H) Aro 12"

U 200 (H) Aro 13", 14 e 15"

H 210 (H)

V 240

W 270

Y 300

Fonte: ALAPA MANUAL DE NORMAS TÉCNICAS 2011.

Figura 16: Carro em alta velocidade.

Fonte: www.dinamicarpneus.com.br

http://www.dinamicarpneus.com.br/

19

5.3.3 Pressão mínima de trabalho Neste caso também é regido por tabelas para pneus normal e reforçados, nas

tabelas de modo geral são mínimas para cargas indicadas mas podem ser

modificadas em acordo com o desenvolvedor do veículo e o fornecedor do pneu.

Para encontrarmos a pressão ideal em um pneu temos que considerar todas as

características do veículo, como a carga, a velocidade máxima, o tipo de

construção do pneu e o tipo de utilização como passeio, trabalho ou competição.

De acordo com a “ALAPA (2011) (Associação Latino Americana de Pneus e

Aros), a tabela de pressão em função da velocidade que indica a pressão mínima

pode ser usada se não tivermos um acordo entre os fabricantes. Na montagem

de um pneu é recomendado que a pressão seja de 275 kPa (40 lb/pol²) para

assentar os talões. Temos que tomar cuidado com a pressão máxima e respeitar

sempre a recomendação do fabricante. “Pressão máxima de inflação: Pneus

Normais 44 Psi/Pneus com IV >=V:51 Psi, Pneus Reforçados 51 Psi” (ALAPA,

p. 2-6, 2010).

20

Quadro 3 – Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus (b).

Pressão Mínima de Inflação (Kpa) por velocidade na carga máxima para pneus normais (standard)

Velocidade de veículo Símbolo de Velocidade

Q R S T U H V W Y

<=160 km/h 250 250 250 250 250 250 250 250 250

170 260 260 260 260 260 260 250 250

180 260 260 260 260 260 250 250

190 270 270 270 270 250 250

200 270 270 270 260 250

210 280 280 270 250

220 280 280 250

230 280 290 260

240 280 300 270

250 300 280

260 300 290

270 300 300

280 300

290 300

300 300

Fonte: ALAPA MANUAL DE NORMAS TÉCNICAS 2011.

21

Figura 17 – Pressão de trabalho.

Fonte: www.lamatracamagazine.com

5.4 Calibração dos pneus

A partir de todos fatos citados nas sessões anteriores, é possível compreender

que os pneus dependem da pressão e temperatura adequadas para ter um bom

desempenho, maior tempo de vida útil, maior estabilidade e reduzir o consumo

de combustível.

A partir dos dados mencionados, é importante sempre monitorar a pressão e

temperatura na qual os pneus estão trabalhando, sabendo que no processo de

calibração, quando o pneu que está em temperatura ambiente adota-se a

recomendação indicada pelos fabricantes em tabelas. E no caso em que a

temperatura do pneu estiver elevada a pressão para calibrá-lo corretamente

estará acima do indicado pela tabela do fabricante geralmente algo em torno de

4psi (0,3Bar) em relação ao valor a frio. No caso de a pressão em um “pneu quente” estar acima do

recomendado pelo manual, nunca se deve retirar ar desse pneumático,

já que normalmente o pneu demora de duas a três horas para esfriar.

Portanto, retirar ar de um pneu quente irá provocar um caso de pressão

baixa e todas as suas desagradáveis consequências que afetam o

desempenho e a durabilidade do pneu, aumentando o consumo de

combustível. (FIGUEREDO et al., 2012 apud A FISICA DOS

PNEUMÁTICOS, p.625, 2013).

O que foi citado sobre a calibração dos pneus tem relação com o contexto do

sistema de calibração automática, pelo fato de que as características de pressão

e temperatura nos pneus de um automóvel são influenciadas de maneira a

comprometer ou não o desempenho. A calibração dos pneus influencia na

transmissão de torque e potência que o motor fornece para as rodas através do

sistema de transmissão.

http://www.lamatracamagazine.com/

22

6. Arquitetura de Hardware

Neste capítulo são apresentados os componentes que constituem o Sistema

Automático de Calibração dos Pneus, tais como sensores, unidades centrais de

processamento e atuadores. O diagrama em blocos ajudar a esclarecer o

funcionamento do sistema e a compreender o funcionamento de cada

componente com suas respectivas funções, conforme ilustrado na figura

seguinte:

Figura 18 – Diagrama em blocos do Sistema Automático de Calibração dos Pneus com

entradas e saídas.

Fonte: Os autores.

Para explicar o diagrama em blocos ilustrado na figura acima, serão

mencionadas as características dos componentes atribuídos à cada um dos

blocos, esclarecendo os aspectos de cada parte do hardware seguida de uma

abordagem técnica relacionada a seu funcionamento durante a dinâmica de

atuação do sistema.

23

6.1 Sensores

Os sensores utilizados no sistema monitoram pressão e temperatura do pneu e

a carga do veículo.

O sensor para medir pressão e temperatura nos pneus, contém baterias para

fornecimento de energia elétrica. Os principais componentes de um sensor ativo

são bateria, processador, memória, sensores, componente de rádio e antena.

Alguns desses componentes geralmente são integrados em um único chip para

economizar peso e espaço e reduzir o consumo de energia. A bateria é o

componente mais problemático, pois limita o tempo de operação do sensor e as

baterias existentes também possuem limitações de temperatura. Em

temperaturas muito frias ou altas, elas podem não funcionar corretamente ou

podem até ser completamente destruídas. Os sensores passivos, ou seja, não

precisa usar bateria, pode obter a energia de trabalho através de outros métodos,

como gerador próximo aos sensores.

Em virtude da limitação do espaço físico nos pneus para a instalação de outras

peças e a redução do número de componentes do sistema, geralmente utiliza-

se sensor único para temperatura e pressão.

Os sensores de pressão e temperatura montados em cada válvula dos pneus

enviam sinais de rádio em intervalos regulares para as antenas montadas em

cada caixa de rodas e os sinais são então passados para o sistema.

O sensor mede a pressão de insuflação real do pneu (medição da pressão

absoluta). A pressão é então enviada para o sistema.

O sinal de temperatura é utilizado para compensar as mudanças de pressão,

dependentes da temperatura nos pneus, bem como para fins de diagnóstico.

Figura 19 – Sensor de Pressão e Temperatura (Volkswagen e Audi).

Fonte: Fonte: TPMS System Description and Functional Overview.

Figura 20 – Sensor de Pressão e Temperatura (Continental).

24

Fonte: Continental

No caso do sensor de carga (peso) para veículos comerciais, existem os

sensores projetados para medir a carga do eixo em veículos com suspensão de

molas, como o sensor GNON DP position sensor, que seu princípio de

operação é baseado na transformação do ângulo de rotação da alavanca do

sensor em tensão de saída. O elemento sensor magneto resistivo é usado como

um transdutor. A saída do sensor gera sinal de tensão analógica estabilizada,

que é enviada para o sistema. O sinal de tensão depende da posição da

alavanca do sensor (ângulo de rotação) que varia de acordo com a carga do eixo

do veículo. O Sensor de pressão O GNOM DDE pressure sensor é usado para

determinar a carga do eixo em veículos equipados com suspensão a ar. Seu

princípio de operação é baseado na transformação da pressão do ar comprimido

em tensão de saída. A saída do sensor gera sinal de tensão analógica

estabilizada, que é enviada para o sistema. O sinal de tensão varia dependendo

da pressão no circuito de suspensão a ar do veículo que passa pelo encaixe de

rosca de entrada para o transdutor.

Figura 21 – Sensor de Carga (GNON DP position sensor)

Fonte: www.wagencontrol.eu

https://www.continental-automotive.com/en-gl/Passenger-Cars/Interior/Comfort-Security/Tire-Information-Systems/Metal-Valve-Sensor/

http://www.wagencontrol.eu/

25

Figura 22 – Sensor de Carga (GNON DP pressure sensor).

Fonte: www.wagencontrol.eu

Para veículos de passeio, existem algumas alternativas para medir ou calcular o peso

(carga) do veículo. Como o sensor de peso do assento, amplamente utilizados em

diversos veículos. O sensor é instalado nos assentos do veículo é convertida em um

sinal elétrico pela célula de carga embutido no sensor, e este sinal é enviado para o

módulo de controle. Os sinais eletrônicos do sensor de peso de quatro lugares são

utilizados para cálculo, que divide o resultado e determina se existe um adulto, criança

ou que está vazio. O resultado determinado é enviado para o sistema.

Figura 23 – Sensor de peso do assento

Fonte: Mazda

A fornecedora automotiva Continental anunciou novas funções de seus sensores

de pressão de pneu, onde as gerações futuras de sensores serão capazes de

detectar o peso total do veículo.

Os sensores serão montados diretamente sob a base do pneu, o sistema de

monitoramento da pressão dos pneus pode detectar com precisão o tamanho

dessa área de contato. Com as revoluções da roda, o sensor de pressão

http://www.wagencontrol.eu/

http://www.mcx5.org/passenger_sensing_system_two_step_deployment_control_system_-1294.html

26

interligado registra as características de rolamento do pneu na estrada. Com

base na pressão dos pneus existente e dados precisos sobre as características

dos pneus, o sistema é capaz de medir após algumas centenas de metros se

uma alteração na pressão dos pneus for adequada à carga útil atual

(CONTINENTAL 2018).

Figura 24 – Sensor de peso do veículo (Continental)

Fonte: Continental

6.2 Atuadores O sistema possui dois tipos de atuadores, sendo um deles o compressor, ligado

ao motor do veículo para gerar ar comprimido para inflar o pneu, quando a

pressão lida pelos sensores for inferior a pressão ideal determinada pelo

sistema. O outro atuar se trata de uma válvula, ligada nas mangueiras do

sistema, quando acionada é utilizada para desinflar os pneus quando a pressão

medida pelos sensores for maior que a pressão ideal determinada pelo sistema.

27

Figura 25 – Esquema de montagem do sistema (Pneu 225/40-18)

Fonte: Os Autores

6.2.1 Conexão

O ar comprimido é fornecido nas extremidades da roda, através de mangueiras

diretamente para as válvulas dos pneus. O sistema permanecerá conectado

enquanto o veículo estiver estacionado ou em trânsito.

Figura 26 – Mangueira de ligação a válvula do pneu.

Fonte: Donbur

28

6.3 Simulador do calibrador automático de pneus

Figura 27 – Leds de simulação de compressor e válvula.

Fonte: Os Autores.

Para simular as situações onde o sistema ativa o compressor e a válvula, foram

utilizados led’s localizados na interface para estudos acadêmicos. No Quadro 4,

podemos ver qual Led representa o compressor e válvula.

Quadro 4 - Relação de dispositivo e cor para simulação.

Dispositivo Cor do Led

Compressor Vermelho

Válvula Verde

Fonte: Os Autores

O dispositivo controlador usado é o PIC16F877A fabricado pela Microchip, e o

que motivou escolhe-lo para o projeto são os recursos como os periféricos que

podem ser configurados como canais AD. Os canais AD são periféricos

habilitados como entradas que recebem os valores de sinais analógicos e

convertem para sinais digitais. Os sinais são fornecidos por sensores de pressão,

temperatura e peso. Na figura 28 está a estação de simulação montada.

29

Figura 28 – Estação de simulação.

Fonte: Os Autores.

Foi utilizado uma interface para estudos acadêmicos para simular o sistema, em

conjunto com uma interface externa para simulação dos sensores.

O sistema realiza a leitura dos sensores, e calcula a pressão ideal nos pneus

para essa situação e faz uma comparação. Se a pressão lida através do sensor

estiver abaixo da calculada, o sistema liga o compressor para inflar o pneu. Se

a pressão lida através do sensor estiver acima da calculada, o sistema ativa a

válvula para desinflar o pneu.

30

Figura 29 – Diagrama elétrico da interface de simulação.

Fonte: Os Autores.

A interface usada para a simulação dos sensores de Pressão, Peso e

Temperatura que estão acoplados no sistema principal tem a seguinte

configuração:

31

Figura 30 – Diagrama elétrico da interface de simulação dos sensores

Fonte: Os Autores.

Com essa configuração é possível impor condições reais de uso, devido a faixa

de operação da tensão dos sensores, simulando condições prováveis e até

improváveis de uso, apenas usando as variações dos potenciômetros.

Os potenciômetros na figura 25, simulam a leitura dos sensores que fornecem

os dados fundamentais para o sistema de controle determinar se o compressor

ou a válvula devem atuar ou não.

Figura 31 – Gráfico Pressão por Temperatura (Pneu 225/40-18)

Fonte: www.arden.org

http://www.arden.org/

32

O gráfico da figura 31, mostra uma curva com a relação entre pressão do pneu

(Psi) e a temperatura (°C) do pneu (225/40-18), que na verdade é uma reta o

que faz dessa uma relação linear. Para um determinado pneu radial em um

determinado aro, o volume é essencialmente constante em uma ampla faixa de

temperaturas e pressões. Uma vez inflado o pneu, a quantidade de ar nele

também é essencialmente constante. Então, na maioria das vezes, as únicas

coisas que variam são a pressão e a temperatura.

Para calcular os valores de pressão de saída correspondentes para cada caso,

segue a equação:

Equação 04 – Cálculo da pressão de saída.

P = (nR / V) T

P= Pressão

n= Massa de Ar

R= Constante

V= Volume

T= Temperatura

Fonte da Equção: https://www.arden.org/misc/pressure.html

A pressão varia 1 Psi aproximadamente para uma mudança de temperatura de

5,55°C

6.4 Resultados

Com as experiências em funcionar o sistema para que os parâmetros de

entrada fossem obtidos através dos pinos RA0, RA1 e RA2 do

microcontrolador, que compara os três medindo a diferença entre eles e com

base no cálculo que representa o gráfico na figura 28, são ligados ou

desligados os Led’s conectados aos pinos RC0 e RC7 do microcontrolador.

Equação 05 – Cálculo da pressão ideal.

Pid = P0 + (T . m)

Pid= Pressão Ideal

P0 = Pressão Inicial em 0 °F

T = Temperatura (°F)

m = Coeficiente Angular Fonte: Autor.

A equação 57 representa o cálculo da pressão ideal que o sistema determina,

com base nas medições obtidas dos potenciômetros, que simulam os sensores.

https://www.arden.org/misc/pressure.html

33

Por convenção, foi escolhido fazer o controle de pressão de apenas um pneu,

para representar todas as rodas do veículo.

Na figura 32, podemos observar a disposição considerada na interface de

simulação, para mostrar a resposta atual do sistema e dos valores obtidos das

simulações dos sensores. Por convenção e praticidade, foi decidido mostrar

todas as informações em apenas uma tela do LCD. Devido ao limite de

caracteres do LCD, não foi possível adicionar a sigla ou a identificação referente

a cada grandeza mostrada.

Figura 32 – Identificação das grandezas no simulador do sistema.

Fonte: Os Autores.

Na figura 33, temos uma simulação para o caso no qual a pressão no pneu for

menor que a pressão ideal, determinada pelo sistema, com base nos cálculos

realizados após a leitura dos sensores de pressão, temperatura e peso, o

sistema irá acionar o compressor, simulado pelo Led na cor vermelha, para inflar

o pneu com ar-comprimido elevando pressão até a mesma se igualar com a

pressão calculada pelo sistema.

Figura 33 – Simulação do sistema com baixa pressão nos pneus

Fonte: Autor.

34


maior que a pressão ideal, determinada pelo sistema, com base nos cálculos


sistema irá acionar a válvula de alívio do ar do pneu, simulado pelo Led na cor

verde, para desinflar o pneu baixando pressão até a mesma se igualar com a

pressão calculada pelo sistema.

Figura 34 – Simulação do sistema com alta pressão nos pneus.

Fonte: Autor.


igual a pressão ideal, determinada pelo sistema, com base nos cálculos


sistema irá manter desligada a válvula de alívio do ar do pneu e o compressor

de ar comprimido, simulados pelos led’s de cores verde e vermelho

respectivamente, e irá ficar monitorando continuamente o sistema através dos

sensores, enquanto permanecer ligado.

Figura 35 – Simulação do sistema com a pressão correta nos pneus.

Fonte: Autor.

35

Na figura 36, temos uma simulação de alerta para o caso no qual o peso do

veículo somado a sua carga ultrapassar a capacidade máxima de carga dos

pneus, com base nos dados da tabela 2 da ALAPA. O sistema irá ficar

monitorando continuamente através dos sensores, enquanto permanecer ligado.

Figura 36 – Simulação do sistema com excesso de peso no veículo.

Fonte: Autor.

6.5 Fluxograma de funcionamento Essa parte do projeto representa o ponto no qual é proposta a inovação no

sistema de calibração da pressão dos pneus de automóveis, pois no algoritmo

são trabalhadas estratégias de atuação do sistema, nas quais serão realizadas

as correções que possibilitam impor o comportamento desejado ao automóvel.

Na figura seguinte é ilustrado o fluxograma.

36

Figura 37 – Fluxograma do algoritmo do projeto.

Fonte: Os Autores.

37


Fonte: Os Autores.

38


Fonte: Os Autores.

39


Fonte: Os Autores.

40


Fonte: Os Autores.

41


Fonte: Os Autores.

42


Fonte: Os Autores.

43


Fonte: Os Autores.

44


Fonte: Os Autores.

45


Fonte: Os Autores.

46


Fonte: Os Autores.

47

6.6 Conclusão Neste trabalho foi feito um estudo geral sobre pneus veiculares com uso da

eletrônica podem melhorar a segurança e o conforto veicular.

Com uma revisão sobre pneus e suas características, como componentes,

construção, manutenção entre outros e com o levantamento das estatísticas de

acidentes economia de combustível, foram colocadas as bases para destacar a

importância da tecnologia eletrônica veicular e principalmente do Controle

Eletrônico da pressão no pneu e para proporcionar maior segurança, conforto e

comodidade ao usuários e pedestres. Diminuindo os riscos de acidentes no

trânsito e aumentando o conforto e comodidade.

Portanto, este trabalho, como sendo uma revisão bibliográfica, contribui para

mostrar a importância da aplicação dos sistemas de segurança veicular e mostra

que o controle eletrônico da calibração do pneu e é uma das novas tecnologias

que podem ser aplicadas para esta finalidade.

48

7. Propostas Futuras Para trabalhos futuros, temos a proposta técnica do desenvolvimento de um

protótipo didático que permita simular o controle eletrônico da pressão no pneu

identificando a variação das entradas em cada sensor existente e a resposta do

sistema.

Como proposta de aplicação proponho o estudo do sistema CTIS interagindo

diretamente com o sistema de navegação do veículo e outros sistemas

veiculares.

Como proposta social temos a realização de estudos mais detalhados que

possam servir de base para indicar as autoridades de trânsito que, a aplicação

legal do sistema de controle eletrônica pode reduzir os acidentes de trânsito.

Com a estação simuladora foi validado o conceito de demonstrar como é o

funcionamento do sistema de controle de tração em um veículo cujo o motor é

equipado com turbo-compressor no qual a estratégia de correção é o alívio da

pressão de ar no circuito de admissão e ter vista de como é possível melhorar o

desempenho na dinâmica do veículo a partir da aliança desta estratégia com

outras estratégias já utilizadas.

49

8. Referências Bibliográficas

Capítulo 2 – Histórico dos pneus

Pneus, História Origens do pneu, N°79 – Mar. 2013 – ABR Associação Brasileira

do Segmento de Reforma de Pneus. Disponível em:

http://www.abr.org.br/downloads/pdfs/PNEWS_79.pdf

Sindicato Nacional da Indústria de Pneumáticos, Câmaras de Ar e Camelback –

SINPEC, Brasil, Data Desconhecida. História do pneu. Disponível em:

http://www.fiesp.com.br/sinpec/sobre-o-sinpec/historia-do-pneu/. Acesso em: 16

jul. 2018.

Portal São Francisco, Brasil, Data Desconhecida. História do pneu. Disponível

em: https://www.portalsaofrancisco.com.br/historia-do-brasil/historia-do-pneu/.

Acesso em: 16 jul. 2018.

Fonte: Pneus, História Origens do pneu, N°79 – Mar. 2013 – ABR Associação

Brasileira do Segmento de Reforma de Pneus. Disponível em:

http://www.abr.org.br/downloads/pdfs/PNEWS_79.pdf

Capítulo 3

Manual de Conceitos Básicos Sobre Pneus – Treinamento Técnico em Pneus e

Serviços - Pirelli, Senai e Hofmann. Brasil, Data Desconhecida.

Fonte: Firestone - Pneus O Que Você Deve Saber, Brasil, Mar. 1980.

Capítulo 4

Livreto para profissionais do ramo de pneumáticos, Firestone - Pneus O Que

Você Deve Saber, Brasil, Mar. 1980.

Capítulo 5

ALAPA, Brasil, 2011. Associação Latino Americana de Pneus e Aros - Manual

de Normas Técnicas. Brasil, 2011.

MEU AUTOMÓVEL, Brasil, 30 set. 2013. Entenda como esse mecanismo atua

em pisos molhados e curvas sinuosas. Quanto maior a largura do pneu, maior

estabilidade; Disponível em: https://www.terra.com.br/economia/carros-

motos/meu-automovel/quanto-maior-a-largura-do-pneu-maior-estabilidade-

entenda,d9d55f6f62013410VgnVCM10000098cceb0aRCRD.html. Acesso em:

16 jul. 2018.

50

Rúnar Þórhallsson, Björgvin Islândia, 7 mai 2015. Automatic Control and User

Interface for Central Tire Inflation System; Disponível em:

https://skemman.is/bitstream/1946/22319/1/MSc.pdf. Acesso em: 16 jul. 2018.

Fogaça Jennifer Rocha Islândia, 7 mai 2015. Automatic Control and User

Interface for Central Tire Inflation System; Disponível em:

https://skemman.is/bitstream/1946/22319/1/MSc.pdf. Acesso em: 16 jul. 2018.

ÞÓRHALLSSON, B.R Automatic Control and User Interface for Central Tire

Inflation System .7. May 2015. Thesis of 30 ETCS credits Master of Science in

Electrical Engineering - Reykjavík University, Reykjavík, Islândia, 2015.

Capítulo 6

CONTINENTAL PNEUS – ContiPressureCheck. Disponível em:

https://www.continental-pneus.pt/pesados/produtos/visao-geral-linhas-

produtos/cpc. Acesso em: 17 jul. 2018.

51

9. APÊNCIDE A – Código do Sistema em Linguagem C #include <16F877.h>

#device ADC=10

#include <stdlib.h>

#use delay(clock=20000000)

#fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP, NOBROWNOUT, PUT

#define (__PCH__)

#include <personalpic1.h>

int const line1 = 0x80; //128

int const line2 = 0xC0; //192

int const line3 = 0x94; //148

int const line4 = 0xD4; //212

int i;

int16 p;

int16 temperatura;

int16 pressao;

int16 peso;

float le_pressao(int porta) // Rotina para ler a pressao

{

float volt, valor_ad0, press;

setup_adc_ports(ALL_ANALOG);

setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);

set_adc_channel(0);

delay_ms(1);

valor_ad0 = read_adc();

volt = (4.5 * valor_ad0 + 199.9) / 1023; //FAZ A CONVERSÃO DA LEITURA

A/D 10 BITS

press = (101.5 * volt - 20.3) / 4.5; //FAZ A CONVERSÃO DA VOLTAGEM DO

A/D EM PRESSAO

setup_adc(ADC_OFF);

return (press);

}

float le_peso(int porta) // Rotina para ler o peso

{

float sens, valor_ad1, pes;



set_adc_channel(1);

delay_ms(1);


sens = valor_ad1/ 1023; //FAZ A CONVERSÃO DA LEITURA A/D 10 BITS

pes = (2500 * sens); //FAZ A CONVERSAO DA TENSAO DO A/D EM PRESO

setup_adc(ADC_OFF);

return (pes);

52

}

float le_temperatura(int porta) // Rotina para ler a temperatura

{

float volt, valor_ad2, temp;



set_adc_channel(2);

delay_ms(1);


volt = (4.5 * valor_ad2 + 199.9) / 1023; //FAZ A CONVERSAO DA LEITURA

A/D 10 BITS

temp = (100.5 * volt - 20.3) / 4.5; //FAZ A CONVERSAO DA VOLTAGEM DO

A/D EM PRESSAO

setup_adc(ADC_OFF);

return (temp);

}

void main() //Rotina principal

{



setup_timer_0 (RTCC_DIV_64|RTCC_INTERNAL ); // irá incrementar timer a

cada 256 tempos de ciclo internos.

// o tempo será de 256 x 4/clock x 256. Para

20Mhz será 0,0131072 segundos

enable_interrupts(GLOBAL);

enable_interrupts(INT_TIMER0);

while (true)

{

pressao = le_pressao(0);

peso = le_peso(0);

temperatura = le_temperatura(0);

delay_ms(50);

if (peso>300)

{

printf(lcd_putc,"\f: %lu Psi",pressao);

printf(lcd_putc,"\: %lu Psi",p);

printf(lcd_putc,"\n%lu Kg - ",peso);

printf(lcd_putc,"\%lu oC",temperatura);

output_low(pin_e0);

}

else

{

printf(lcd_putc,"\fVoce Capotou");

output_high(pin_e0);

}

53

if (peso>301&&peso<=700)

{

i=1;

}

if (peso>701&&peso<=1100)

{

i=2;

}

if (peso>1001&&peso<=1300)

{

i=3;

}

if (peso>1301&&peso<=1500)

{

i=4;

}

if (peso>1501&&peso<=1700)

{

i=5;

}

if (peso>1701&&peso<=1900)

{

i=6;

}

if (peso>1901&&peso<=2200)

{

i=7;

}

if (peso>2201&&peso<=2500)

{

i=8;

}

switch (i)

{

case 1: // CASO posicao = 1 ....

{

output_c(0);

p= (22 + (((temperatura * 1.8) + 32) * 0.08)); // Calcula a press‹o ideal

if (pressao<p)

{

output_high(pin_c0);

i=0;

}

if (pressao>p)

{


54

i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}

break; // sai do CASE.

}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}


}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

55

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}


}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}


}


{

output_c(0);

p= (29.5 + (((temperatura * 1.8) + 32) * 0.0975)); // Calcula a press‹o ideal

if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

56

output_c(0);

i=0;

}


}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}


}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

57

}


}


{

output_c(0);


if (pressao<p)

{


i=0;

}

if (pressao>p)

{


i=0;

}

if (pressao==p)

{

output_c(0);

i=0;

}


}

default: // CASO posicao NAO seja 1, 2, 3 ou 4,

{ // executa este bloco peso = 0; break;

output_c(0);

}

}

}

}

58

10. Referencias das Ilustrações.

Figura 1 Sistema Central de Calibragem de Pneus.

https://s.hswstatic.com/gif/self-inflating-tire-10.gif, acessado em

05/07/2018 às 19h10min.

Figura 2 Foto de uma típica fábrica de pneus no início do século XX.

http://www.abr.org.br/downloads/pdfs/PNEWS_79.pdf, acessado

em 04/07/2018 às 19h15min.

Figura 3 Foto a evolução dos pneus.

Fonte: https://i1.wp.com/blog.srpneus.com.br/wp-

content/uploads/A-evolução-da-tecnologia-dos-

pneus.jpg?resize=1280%2C280, autor: desconhecido, acessado

em 03/07/2018 às 19h30min.

Figura 4 Partes do pneu.

http://3.bp.blogspot.com/_czg7pXREd68/S-

m7FKjHDVI/AAAAAAAAA54/ykQutwvKq2Y/s1600/pneu.jpg,

acessado em 07/07/2018 às 20h00min.

Figura 5 Banda de Rodagem.

http://rodoautopneus.com.br/wp-content/uploads/2014/05/partes-

do-pneu-1-604x254.jpg, acessado em 04/07/2018 às 19h00min.

Figura 6 Flanco do pneu.



Figura 7 Talões.



Figura 8 Carcaça do pneu.


do-pneu-4.jpg, acessado em 03/07/2018 às 20h10min.

https://s.hswstatic.com/gif/self-inflating-tire-10.gif

http://rodoautopneus.com.br/wp-

http://rodoautopneus.com.br/wp-content/uploads/2014/05/partes-do-pneu-2-604x253.jpg

http://rodoautopneus.com.br/wp-content/uploads/2014/05/partes-do-pneu-2-604x253.jpg



59

Figura 9 Cintas estabilizadoras.



Figura 10 Desgastes dos pneus.

https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=4BigrY

O1&id=3C1ED9AB142A04FBB7378110B7A77F9E3E6FAC21&thi

d=OIP.4BigrYO1zA-6VtTu-fb-

MAHaDJ&mediaurl=https%3a%2f%2fwww.jornalatual.pt%2fwp-

content%2fuploads%2f2017%2f09%2fImagem1.png&exph=377&e

xpw=886&q=pneu+com+press%c3%a3o+&simid=6079865878271

10460&selectedIndex=0, acessado em 05/07/2018 às 14h00min.

Figura 11 Representação das forças de atrito que são exercidas em um

pneumático e na pista de rolamento.

http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Pneus.pdf, acessado em

06/07/2018 às 18h10min.

Figura 12 Tração.

FIRESTONE - PNEUS O QUE VOCÊ DEVE SABER, consultado

em 05/07/2018 às 19h10min.

Figura 13 Força centrífuga.

https://image.slidesharecdn.com/foracentrfuga2c-100811185946-

phpapp02/95/fora-centrfuga-2-c-4-728.jpg?cb=1281553219,


Figura 14 Lei de Boyle para gases isotérmicos.

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo/images/pr

essao-e-volume.jpg, acessado em 05/07/2018 às 16h35min.

Figura 15 Gráfico de transformação isocórica.

https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo/images/pr

essao-e-volume.jpg, acessado em 05/07/2018 às 11h20min.


http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Pneus.pdf

60

Figura 16 Carro em alta velocidade.

https://dinamicarpneus.com.br/wp-

content/uploads/2018/04/detalhe-pneu-velocidade-862x245.jpg),


Figura 17 Pressão de trabalho.

https://www.lamatracamagazine.com/wp-

content/uploads/00294495_hd_43441.jpg, acessado em

04/07/2018 às 11h00min.

Figura 18 Diagrama em blocos do Sistema Automático de Calibração dos

Pneus com entradas e saídas.

Os autores, local de trabalho, tirada em 04/07/2018 às 15h00min.

Figura 19 Sensor de Pressão e Temperatura (Volkswagen e Audi).

TPMS System Description and Functional Overview, acessado em

05/07/2018 às 12h30min.

Figura 20 Sensor de Pressão e Temperatura (Continental).

https://www.continental-automotive.com/en-gl/Passenger-

Cars/Interior/Comfort-Security/Tire-Information-Systems/Metal-

Valve-Sensor\, acessado em 04/07/2018 às 18h10min.

Figura 21 Sensor de Carga (GNON DP position sensor).

http://wagencontrol.eu/wp-content/uploads/2015/12/DP.png\,


Figura 22 Sensor de Carga (GNON DP pressure sensor).

http://wagencontrol.eu/wp-content/uploads/2015/12/DP.png\,


Figura 23 Sensor de peso do assento

http://www.mcx5.org/passenger_sensing_system_two_step_deplo

yment_control_system_-1294.html, acessado em 04/07/2018 às

16h15min.

61

Figura 24 Sensor de peso do veículo (Continental )

https://newatlas.com/continental-load-detecting-tire/26496/,


Figura 25 Esquema de montagem do sistema (Pneu 225/40-18)

Os Autores, criado em 05/07/2018 às 14h45min.

Figura 26 Mangueira de ligação a válvula do pneu.

http://www.donbur.co.uk/gb-en/images/uploads/psi-tyre-auto-

inflation.jpg, acessado em 05/07/2018 às 19h00min.

Figura 27 Leds de simulação de compressor e válvula.

Os Autores, tirada em 05/07/2018 às 11h30min.

Figura 28 Estação de simulação.


Figura 29 Diagrama elétrico da interface de simulação.


Figura 30 Diagrama elétrico da interface de simulação dos sensores.


Figura 31 Gráfico Pressão por Temperatura (Pneu 225/40-18

https://www.arden.org/misc/pressure.html, acessado em

05/07/2018 às 17h50min.

Figura 32 Identificação das grandezas no simulador do sistema,

Os Autores, acessado em 05/07/2018 às 14h20min.

Figura 33 Simulação do sistema com baixa pressão nos pneus.


Figura 34 Simulação do sistema com alta pressão nos pneus.


https://newatlas.com/continental-load-detecting-tire/26496/

http://www.donbur.co.uk/gb-en/images/uploads/psi-tyre-auto-inflation.jpg

http://www.donbur.co.uk/gb-en/images/uploads/psi-tyre-auto-inflation.jpg

https://www.arden.org/misc/pressure.html

62

Figura 35 Simulação do sistema com a pressão correta nos pneus.


Figura 36 Simulação do sistema com excesso de peso no veículo.


Figura 37 Fluxograma do algoritmo do projeto.


















63





64

11. Referencias da Lista de Quadros

Quadro 1 Índice de Carga.

http://www.pneulowcost.com/assets/Tabela___ndices_Carga.jpg),


Quadro 2 Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus (a).

ALAPA MANUAL DE NORMAS TÉCNICAS 2011, consultado em

14/07/2018 às 11h00min.

Quadro 3 Indicadores de velocidade suportadas pelos pneus (b).

ALAPA MANUAL DE NORMAS TÉCNICAS 2011, acessado em

14/07/2018 às 11h00min.

Quadro 4 Relação de dispositivo e cor para simulação.

Os Autores, criado em 14/07/2018 às 13h00min.

http://www.pneulowcost.com/assets/Tabela___ndices_Carga.jpg

Documents

CENTRO PAULA SOUZA FATEC SANTO ANDRÉ …fatecsantoandre.edu.br/arquivos/TCC/135-Eletronica/135-TCC0022.pdf · Resumo Neste projeto, desenvolvemos um sistema de controle da pressão